JP5367821B2 - 改良燃料圧力調整システム及びこのシステムで使用するための改良燃料圧力調整器 - Google Patents

Description

本発明は、高圧ディーゼル燃料噴射ポンプへの入口での燃料の圧力を調整するための改良燃料圧力調整システム及びこのシステムで使用するための改良燃料圧力調整器に関する。改良燃料圧力調整システムは、燃料フィルタの可使時間を延長する。改良燃料圧力調整器は、制御燃料ラインからの清浄な燃料及び燃料流出ラインからの汚染した燃料を、交差汚染なしで、及び汚染した燃料中のデブリによる燃料圧力調整器の損傷又は焼きつきなしで、及びその結果として機能を喪失することなく、取り扱うことができるため、丈夫である。

コモンレール燃料システムを持つ代表的な高馬力ディーゼルエンジンの低圧燃料システムは、燃料を燃料タンクから第１段粗メッシュフィルタを介して持ち上げる移送ポンプを含む。移送ポンプは、燃料の圧力を中間圧力レベルまで上昇し、燃料は、次いで、高圧燃料ポンプの入口に細メッシュフィルタを介して通過する。高圧燃料ポンプの出口での燃料圧力を精密に制御できるようにするため、燃料の圧力を入口のところで制御する必要がある。高圧ポンプへの入口のところでの燃料圧力を所定レベルに、又は所定レベルよりも低い値に維持するため、燃料圧力調整器が燃料を移送ポンプの高圧側から低圧側に流出する燃料圧力調整システムを使用することが既知である 従来技術の構成では、流出ラインは細メッシュフィルタの下流に配置されている。その結果、細メッシュフィルタを通る流量は比較的高い。これは、移送ポンプによって圧送された全ての燃料がこれらの細メッシュフィルタを通過するためである。従って、フィルタ前後の圧力降下が流量の増大に従って増大し、及び従って、高い流量では、更に急速にフィルタの前後の許容可能な最大圧力降下に達するため、フィルタの可使時間が短くなる。

可使時間を長くし、これに伴って費用上の利点を得るのが有利である。従って、改良燃料調整システムが必要とされている。

本発明の第１の態様によれば、燃料供給部を移送ポンプの入口に流体的に連結する燃料供給ラインと、移送ポンプの出口を高圧燃料ポンプの入口に流体的に連結する移送圧力燃料ラインと、移送圧力燃料ラインに位置決めされた燃料フィルタと、燃料圧力調整器を移送圧力燃料ラインに流体的に連結する燃料流出ラインと、燃料圧力調整器を燃料供給ラインに流体的に連結する燃料戻しラインと、燃料圧力調整器を移送圧力燃料ラインに流体的に連結する制御燃料ラインとを含む燃料圧力調整システムにおいて、燃料流出ラインは、移送ポンプの出口と燃料フィルタとの間の位置で移送圧力燃料ラインに流体的に連結されている、ことを特徴とする燃料圧力調整システムが提供される。この構成は、高圧燃料ポンプに供給する必要がある燃料だけが細メッシュフィルタを通過するため、有利である。移送ポンプによって供給された余分の燃料は、移送ポンプの出口から燃料供給ラインに戻される。即ち、燃料供給部、例えば燃料タンクに戻され、又は燃料供給部と移送ポンプへの入口との間の燃料供給ラインに戻される。このようにして、フィルタを通る燃料の流量ができるだけ低く抑えられる。

本発明の好ましい実施例では、制御燃料ラインは、細メッシュ燃料フィルタと高圧燃料ポンプへの入口との間の位置で移送圧力燃料ラインに流体的に連結されている。高圧ポンプへの入口から取り出した燃料供給を使用して燃料圧力調整器を制御するのが好ましい。これは、これにより高圧ポンプからの出力流れを精密に制御できるためである。細メッシュフィルタが詰まると、フィルタ前後の圧力降下が増大し、フィルタの下流の供給ライン内の圧力が低下し、及びかくして制御燃料ライン内の圧力が低下する。これにより、燃料圧力調整器を閉鎖位置に向かって移動し、これによって、供給ラインから燃料圧力調整器を通って流出ラインに沿って流出する燃料が減少する。また、これにより、供給ライン内の燃料圧力が上昇する。このようにして、システムは、フィルタが詰まることによるフィルタの圧力降下の増大が入口計量バルブ（ＩＭＶ(Inlet Metering Valve)）のところの燃料圧力に影響を及ぼさないように、供給ライン内の圧力を上昇することによって、細メッシュフィルタが徐々に詰まること（これらの細メッシュフィルタの可使時間に亘って）を補償する。ＩＭＶは、高圧ポンプ内への流れを制御する電気式可変オリフィスである。ＩＭＶへの入口での燃料圧力を精密に制御することが重要である。これは、ＩＭＶの特性（流量と電流との関係）が重要であり、これが入口燃料圧力の影響を受け易いためである。

本発明の第２の態様によれば、燃料圧力調整器であって、バルブ部材が内部に配置されたボアを含み、バルブ部材は、ボアの第１端が閉鎖した燃料圧力調整器の非調整位置から、ボアの第１端が開放した燃料圧力調整器の調整位置まで移動でき、ボアの第２端に位置決めされた制御燃料ライン連結部を含み、使用時に制御燃料ライン連結部を通ってボアに流入する燃料が、バルブ部材に設けられたスラスト面に作用し、燃料圧力調整器を開放する方向でバルブ部材に作用する力を発生し、バルブ部材とボアの第２端との間の上隙間と、ボアに位置決めされた燃料流出ライン連結部とを含み、使用時に燃料流出ライン連結部を通ってボアに進入する燃料は、ボアの第１端と第２端との間に領域に進入する、燃料圧力調整器において、ボアに、第１端と第２端との間に設けられた下隙間と、下隙間とボアの第２端との間の位置に連結された流出通路と、燃料戻しライン連結部とを含み、通常作動使用時に、燃料圧力調整器が非調整位置にある場合、燃料流出ライン連結部から燃料戻しライン連結部までの燃料流路を開放状態に保持する、ことを特徴とする燃料圧力調整器が提供される。燃料圧力調整器が取り付けられたディーゼルエンジンがアイドリング速度と最大速度との間で作動するとき、燃料圧力調整器は、通常の通りに作動的に使用されると考えられる。

好ましくは、流出通路がバルブ部材を通って延びている。本発明の変形例では、静的流出通路を形成する導管は、調整器ハウジングを通過してもよいし、この他の任意の適当な通路に沿って設けられていてもよい。

好ましくは、下隙間と上隙間との間に拡大容積部が形成され、流出通路は拡大容積部に流体的に連結されている。拡大容積部の目的は、供給ライン連結部を通って燃料圧力調整器に進入する燃料の圧力よりも燃料の圧力が低い領域を、下隙間と上隙間との間に形成することである。使用では、下隙間を通過する燃料は、圧力が比較的高い上隙間を通るのではなく、低圧領域に流入する。従って、燃料流出ライン連結部を通って燃料圧力調整器に進入する燃料は上隙間に入らず、かくして上隙間が、デブリによって、例えば燃料によって運ばれる粒子状デブリによって塞がれることがないようにする。これは、デブリによるバルブの焼き付き及びかくして圧力調整器のロスが起らないようにするため、有利である。

好ましくは、拡大容積部は、バルブ部材の周囲に亘って延びている。拡大容積部は、バルブ部材の周囲に亘って、及び／又はボアの周囲に亘って延びていてもよい。これは、拡大容積部内の圧力を均等化でき、そのため拡大容積部の周囲の全ての場所に低圧領域があり、この領域に燃料供給ライン及び燃料流出ラインから燃料が流入できるため、有利である。

好ましくは、通常の作動使用時に、下隙間の断面積は十分に大きく、燃料流出ライン連結部を通って燃料圧力調整器に進入する燃料中の汚染物が自由に通過できる。これは、隙間に捕捉されたデブリによって燃料圧力調整器が損傷することを阻止するのを支援するため、有利である。燃料流出ラインを通って燃料圧力調整器に進入する燃料は、ガーゼ又は粗メッシュフィルタしか通過しておらず、従って、代表的には、１００μｍまでの粒状物を含有する。従って、下隙間の最小断面寸法は、代表的には、約１００μｍである。この最小断面寸法は、移送ポンプの容積効率及び機械的効率の不必要な低下が起らないようにするため、下隙間、及びかくして静的流出通路を通る燃料の流れを最少に保持するため、粒状物の予想粒径から掛け離れて大きくてはならない。

好ましくは、通常の作動使用時に、上隙間の断面積は、燃料流出ライン連結部を通って燃料圧力調整器に進入する燃料中の汚染物の自由な通過を妨げるのに十分に小さい。上隙間は、バルブ部材がボア内で適切に案内されるような大きさを備えている。これは、燃料圧力調整器の一貫した性能を確保するため、バルブ部材とボアとの間の空間的関係、詳細にはバルブ部材に設けられた弁座とボアに設けられた弁座との間の空間的関係を一定にするためである。更に、上隙間は、この上隙間を通る静的流出を最少にするような大きさを備えている。これは、燃料圧力の不必要な低下が起らないようにするため、及びかくして移送ポンプの容積効率及び機械的効率の低下が起らないようにするためである。

好ましくは、下隙間は、バルブ部材とボアとの間に配置される。
好ましくは、燃料圧力調整器が非調整位置にある場合、下始動隙間及び上始動隙間（これらの上下の始動隙間は、燃料システムのプライムを行う場合にも有利であるため、プライム隙間と呼んでもよい）が、ボア内に第１端と第２端との間に配置され、これらの上下の始動隙間の各々の流れ断面積は下隙間よりも小さい。これらの始動隙間の流れ面積を小さくすることにより、移送ポンプの出口と入口との間で流出できる燃料を減少でき、これによって、高圧ポンプ入口に向かって圧送される燃料の量が増大する。

好ましくは、ボアには、断面積を増大した広幅領域が、第１端と第２端との間に設けられており、バルブ部材は、上領域及び重なり領域を含み、上領域は、使用時に、燃料流出ライン連結部と第２端との間に配置され、重なり領域は、燃料流出ライン連結部と第１端との間に配置され、燃料圧力調整器が非調整位置にある場合、上領域の一部とボアとの間に始動隙間しかなく、燃料圧力調整器が調整位置にある場合、上領域全体が広幅領域と隣接して配置され、バルブ部材と広幅領域との間に下隙間が形成される。

好ましくは、使用時に、バルブ部材が非調整位置から調整位置に向かって移動するとき、燃料圧力調整器が開放し、バルブ部材の移動の第１段階後、バルブ部材と広幅領域との間に上隙間が形成され、バルブ部材とボアとの間に下始動隙間が形成され、バルブ部材の移動の第２段階後、バルブ部材と広幅領域との間に上隙間が形成され、バルブ部材とボアとの間に下隙間が形成される。非調整位置では、始動隙間により、ポンプ出口から調整器を通ってポンプ入口へのバックリーク(backleakage) が減少する。これは、エンジンの始動時及びプライム時、例えばシステムに最初に燃料を装入するとき又は燃料がない状態でシステムが作動している場合に燃料システムをプライムするのが必要である場合の両方で有利である。エンジンの始動中、バックリークが減少するということは、燃料圧力が更に急速に上昇し、エンジンがより少ない回転後に始動するということを意味する。これは、始動についての顧客の仕様に合わせるのを補助する。プライム中、システム内の空気はポンプの周囲で再循環しにくい。これは、燃料圧力調整器が閉鎖位置即ち非調整位置にあり、これにより空気が再循環するのでなく、細メッシュフィルタを通ってＩＭＶまでの燃料供給ラインに沿って強制的に通過するためである。細メッシュフィルタ及びＩＭＶの両方に放出オリフィスが設けられている。これにより空気をシステムから放出できる。その結果、空気がシステムから更に迅速にパージされ、これにより、エンジンを始動するための時間が短くなる。

次に、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の態様による高馬力ディーゼルエンジン用低圧燃料調整システムの概略図である。 図２は、本発明の第２の態様の好ましい実施例による、図１に示す燃料調整システムで使用するための燃料圧力調整器の概略部分断面図であり、燃料圧力調整器は調整位置にある。 図３は、本発明の第２の態様の変形例による、図１に示す燃料調整システムで使用するための燃料圧力調整器の概略部分断面図であり、燃料圧力調整器は非調整位置にある。

本発明の第１の態様は、図１に示す燃料圧力調整システム１０１である。このシステムは、吸入ライン１０４で燃料移送ポンプ１０５の入口１０９に連結された燃料タンク１０３を含む。粗メッシュフィルタ１０７が、吸入ライン１０４に、タンク１０３と入口１０９との間に配置されている。燃料供給ライン１１０が移送ポンプ１０５の出口１１２を高圧燃料ポンプ１１５の入口１１４に連結する。細メッシュフィルタ１１１が、供給ライン１１０に、出口１１２と入口１１４との間に配置されており、入口計量バルブ１１３が細メッシュフィルタ１１１と入口１１４との間に設けられている。

システム１０１は、更に、３ポート燃料圧力調整器１を含む。燃料流出ライン１１９が移送ポンプ１０５の出口１１２と燃料圧力調整器１の第１ポート１１６との間に連結されている。燃料戻しライン１２０が燃料圧力調整器１の第２ポート１１８と、粗メッシュフィルタ１０７と入口１０９との間の燃料吸入ライン１０４の箇所との間に連結されている。制御燃料ライン１２１が、細メッシュフィルタ１１１と入口計量バルブ１１３との間の燃料供給ライン１１０の箇所と、燃料圧力調整器１の第３ポート１２２との間に連結されている。

通常の作動条件では、即ちエンジンがアイドリング速度と最大速度との間で作動している場合には、燃料は、移送ポンプ１０５の作用で、燃料タンク１０３から吸入ライン１０４に沿って矢印Ｆ１が示す方向に流れる。燃料は、粗メッシュフィルタ１０７を通って移送ポンプ１０５の入口１０９に流れるとき、第１段階の濾過を受ける。移送ポンプ１０５は燃料の圧力を上昇し、燃料を矢印Ｆ２で示すように細メッシュフィルタ１１１に圧送する。細メッシュフィルタ１１１の通過後、燃料は、高圧燃料ポンプ１１５の入口と隣接した入口計量バルブ１１３に矢印Ｆ３で示すように流れる。燃料は、次いで、入口計量バルブ１１３を通って高圧燃料ポンプ１１５の入口１１４に矢印Ｆ６で示すように流れる。高圧燃料ポンプ１１５では、燃料の圧力を、ディーゼルエンジンに噴射する上で適当なレベルまで更に上昇する。

通常の作動条件では、燃料圧力調整器１は調整位置にあり、入口１１４での燃料の圧力が常に正しいレベルにあるようにする。調整位置では、移送ポンプ１０５の出口１１２を出る燃料の一定の割合が、流出ライン１１９、燃料圧力調整器１、及び燃料戻しライン１２０を介して、矢印Ｆ４で示すように、移送ポンプ１０５の入口１０９に常に戻される。燃料圧力調整器１を通って流出する燃料の量は、入口１１４のところでの燃料の圧力を所望のレベルに維持するのに必要な圧力低下の程度で決まる。

燃料圧力調整器１は、この燃料圧力調整器１内のバルブ部材（図示せず）に直接的に作用する、制御燃料ライン１２１内の加圧燃料の作用で開閉される。制御燃料ライン１２１内の燃料の圧力が大きければ大きい程、燃料圧力調整器１内のバルブ部材は弁座から大きく移動し、従って、燃料圧力調整器１を通って流出する燃料の量が多くなる。

使用に当たっては、入口１１４のところでの燃料の圧力が正しいレベルにある場合には、燃料圧力調整器１は調整位置にあり、移送ポンプ１０５を出る燃料の一定の割合が流出し、入口１０９に戻る。

次に、入口１１４のところでの燃料の圧力が正しいレベルを越えて上昇した場合には、燃料圧力調整器１を通して大量の燃料を越流できるようにするため、燃料圧力調整器１を更に大きく開放しなければならない。燃料圧力調整器１は、入口１１４のところでの燃料の圧力とほぼ同じ圧力の制御燃料ライン１２１内の燃料圧力の作用で更に大きく開放される。ライン１２１内の燃料圧力の上昇により、燃料圧力調整器１内のバルブ部材に大きな力が及ぼされ、その結果、バルブ部材が弁座から更に大きく移動し、流れ面積を更に大きく開放し、大量の燃料を流出できるようにする。比較的大量の燃料が流出すると、入口１１４に供給される燃料が減少し、従って燃料圧力が低下する。入口１１４のところでの燃料の圧力が低下すると、制御燃料ライン１２１内の燃料圧力が低下し、従ってバルブ部材がその着座位置に向かって戻り始め、入口１１４のところでの燃料の圧力が正しいレベルになったとき、静止する。

入口１１４のところでの燃料の圧力が正しいレベルよりも低い圧力に低下した場合には、燃料圧力調整器１の開放量を更に小さくしなければならない。これは、燃料圧力調整器１を通って越流する燃料の量を更に少なくするためである。燃料圧力調整器１の開放量は、制御燃料ライン１２１内の燃料圧力が低下し、バルブ部材に及ぼされる力が減少するため、更に小さくなるのである。その結果、バルブ部材は弁座に向かって戻る方向に移動し、流れ面積を減少し、従って流出できる燃料の量を減少する。流出する燃料の量が少ないため、比較的多くの燃料が入口１１４に圧送され、これにより入口１１４での燃料圧力を上昇する。入口１１４のところでの燃料の圧力が上昇すると、制御燃料ライン１２１内の燃料圧力が上昇し、従って、バルブが弁座から遠ざかる方向に移動し始める。入口１１４のところでの燃料の圧力が正しいレベルになったとき、静止状態になる。

システムが使用されていない場合には、燃料圧力調整器１は非調整位置にあり、バルブ部材は弁座に着座している。
本発明の燃料圧力調整システム１０１では、従来の燃料圧力調整器を使用すると、流出ライン１１９を通過する比較的汚れた燃料（粗メッシュフィルタ１０７による濾過しか受けていない燃料）と燃料供給ライン１２１に沿って通過した比較的清浄な燃料（細メッシュフィルタ１１１による濾過を受けた燃料）との間で交差汚染が起こってしまうと考えられる。このような交差汚染は、デブリ（細塵）が高圧燃料ポンプ１１５に入り込み、更に高圧燃料ポンプ１１５の下流に、例えば燃料インジェクタまで移動する可能性があるため、望ましくない。この場合、燃料噴射システムの構成要素を損傷する何らかのプロセス段階で故障が起こり、及び／又は可使時間が短くなる。更に、燃料圧力調整器自体が、燃料圧力調整器を通過する燃料によって運ばれるデブリにより損傷を受けることがあるということがわかっている。この場合も、調整器の機能が失われ、これにより、エンジンの制御に悪影響が及ぼされ、及び／又は可使時間が短くなる。

複雑な燃料圧力調整器設計を使用してこれらの問題点を解決しようとする試みがなされてきた。しかしながら、このような設計は高価であり、従って、これらの問題点を解決できる比較的簡単な構成が必要とされてきた。この必要は、本発明の第２の態様によって対処される。

本発明の好ましい実施例の第２の態様は、図２に詳細に示す燃料圧力調整器１である。燃料圧力調整器１は、調整器ハウジング７の全体に円形断面の段付きボア５内に摺動自在に配置された全体に円形断面のバルブピン３を含む。調整器ハウジング７は、ポンプハウジング（図示せず）のボア内に配置されている。

全体に参照番号９を付したボア５の高圧端には、濾過済みディーゼル燃料が流れる図１に示す制御燃料ライン１２１に連結するための制御燃料ライン連結部８が設けられている。制御燃料ライン１２１は、ディーゼル燃料を燃料圧力調整器１に入口圧力で供給する。即ち、高圧燃料ポンプ１１５の入口１１４に供給される圧力の燃料を供給する。燃料は図１に示す移送ポンプ１０５を通過した後、図１に示す細メッシュフィルタ１１１を通過した燃料である。制御燃料ライン１２１を通過する燃料を、以下、濾過済み燃料と呼ぶ。

全体に参照番号１１を付した低圧端では、ボア５は、図１に示す燃料タンク１０３と移送ポンプ１０５との間の吸入ライン１０４に連結されている。
ボア５の高圧端９と低圧端１１との間には、未濾過燃料流出ライン連結部１３が設けられている。未濾過燃料流出ライン連結部１３は、使用時に、図１に示す流出ライン１１９に連結される。未濾過燃料流出ライン１１９は、ディーゼル燃料を移送ポンプ１０５から移送圧力で流出する。しかしながら、この燃料は、粗メッシュフィルタ１０７しか通過していない。燃料流出ライン１１９を通過する燃料を、以下、未濾過燃料と呼ぶ。

バルブピン３には盲ボア１５が設けられている。盲ボア１５はバルブピン３と同軸であり、バルブピン３の長さの大部分に沿って、低圧端１１から高圧端９に向かって延びている。高圧端９と隣接したバルブピン３のボア１５の端部に向かって、バルブピン３には横方向ドリル穴１７が設けられている。横方向ドリル穴１７は、バルブピン３の直径に亘って延びる。横方向ドリル穴１７は、バルブピン３の周囲に亘って設けられた環状溝１９に連結する。

バルブピン３には、全体に参照番号４を付したガイド区分が環状凹所１９と高圧端９との間に設けられている。ガイド区分４の直径は、段付きボア５との間に小さな隙間６しかないように、段付きボア５の直径とぴったりと適合する。バルブピン３と段付きボア５との間に小さな隙間６があるため、バルブピン３が段付きボア５を通って摺動するとき、バルブピン３を正確に案内できる。更に、燃料がバルブピン３の高圧端９と環状凹所１９との間で流出する環状流れ面積を減少する。バルブピン３の高圧端９にはスラスト面１２が設けられ、ここに制御燃料ライン１２１からの加圧燃料が作用する。

バルブピン３の直径は低圧端１１に向かって増大し、バルブピン３には、全体に参照番号１０を付した截頭円錐形移行区分が設けられている。この移行区分１０にはバルブ面２１が設けられている。バルブ面２１は、段付きボア５に設けられた弁座２３と相補的である。バルブピン３の低圧端１１には、圧縮コイルばね２７が当接するばね座２５が設けられている。これは、バルブ面２１及び弁座２３が流体密に係合した非調整位置にバルブピン３を押圧するためである。

バルブピン３には、環状凹所１９とバルブ面２１との間に、全体に参照番号２８を付した中間区分が設けられている。
中間区分２８の上領域２９は、バルブピン３と、これと隣接した段付きボア５の壁の区分との間に比較的大きな、代表的には百ミクロンの隙間３０を提供する直径の円形断面を備えている。

中間区分２８の下領域３１の直径は、バルブピン３の残りの部分よりもかなり小さい。
下領域３１、上領域２９、及びバルブピン３の下端の截頭円錐形領域の間の移行領域には、夫々、截頭円錐形表面３３、３５が設けられている。

バルブピン３が下位置にあり、バルブ面２１が弁座２３から離間されている場合には、燃料圧力調整器１を通る三つの燃料流路が形成される。
第１燃料流路は、制御燃料ライン連結部８から、図１で参照番号１０４を付した燃料吸入ラインまで、隙間６、横方向ドリル穴１７、及びボア１５を通る流路である。

第２燃料流路は、燃料流出ライン連結部１３から燃料戻しライン１２０まで、隙間３０、横方向ドリル穴１７、及びボア１５を通る流路である。
第３燃料流路は、燃料流出ライン連結部１３から燃料戻しライン１２０まで、バルブ面２１と弁座２３との間の開口部を通る流路である。

バルブピン３が上方に移動し、バルブ面２１が弁座２３と流体密に係合した場合には、第３燃料流路が閉鎖される。
通常の作動条件では、上文中に説明したように、燃料圧力調整器は調整位置にある。高圧ポンプ１１５に続く入口での燃料圧力が所定の最大値を越えて上昇した場合には、移送ポンプ１０５によって圧送された燃料の多くを移送ポンプ１０５の入口１０９に戻す必要がある。その結果、高圧燃料ポンプ１１５への入口での圧力を許容可能な最大値のレベルにまで、又はそれ以下に戻すことができる。これは、燃料圧力調整器１を大きく開放することによって行われる。

燃料圧力調整器１は、バルブピン３を下方に移動することによって調整位置に配置され、これによって、バルブ面２１が弁座２３から離間される。バルブピン３の下方への移動は、加圧燃料を制御燃料ライン１２１から制御燃料ライン連結部８を介してバルブピン３のスラスト面１２に加えることによって行われる。結果的に下方に作用する力は、ばね座２５に作用する、ばね２７からの上方に作用するばね力よりも大きくなる。

濾過済み燃料制御燃料ライン１２１は高圧燃料ポンプ１１５の入口１１４に連結されており、及び従って、燃料圧力調整器１を所望の通りに開放でき、スラスト面１２の面積とばね２７が提供するばね力との間の関係は、これに従って選択される。

燃料圧力調整器１が調整位置にあるとき、未濾過燃料流出ライン１１９からの燃料は吸入ライン１０４の外に第２燃料流路又は第３燃料流路のいずれかに沿って流出できる。
燃料流出ライン１１９から流出ライン連結部１３を通って燃料圧力調整器１に入り、第２燃料流路に沿って燃料圧力調整器１から流出する未濾過燃料は、環状凹所１９に引き込まれ、横方向ドリル穴１７及びボア１５を通過する。これは、これらの領域内の燃料圧力が、隙間６及び隙間３０内の燃料の圧力よりも低く、代表的には大気圧よりも低いためである。

高圧燃料ポンプ１１５の入口１１４での燃料圧力が十分に低下したとき、制御燃料ライン１２１内の燃料圧力もまた低下し、従って、バルブピン３に作用する正味力は上方である。バルブピン３は、ばね２７の作用で上方に所定の位置まで移動し、これによって、調整器１を通って流出できる燃料の量が減少する。

特定の条件では、バルブ面２１が弁座２３と流体密に係合し、これによって、燃料圧力調整器１を閉鎖する。燃料圧力調整器１が閉鎖されているとき、第３燃料流路が閉鎖されているが第２燃料流路は開放したままであり、従って、燃料流出ライン連結部１３を通って燃料圧力調整器１に入る燃料は、ドリル穴１７及びボア１５を介して出ることができるため、小さな隙間６内に入らない。

このようにして、燃料圧力調整器１は、未濾過燃料内のデブリによる損傷から保護され、濾過済み燃料と未濾過燃料との交差汚染が阻止される。
燃料圧力調整器２０１の別の形態もまた考えられ、これを図３に示す。好ましい実施例の特徴と等価の変形例の任意の特徴には、先頭に２を加えた同じ参照番号が付してある。

燃料圧力調整器２０１は、全体に円形断面のバルブピン２０３を含み、このバルブピン２０３は、調整器ハウジング２０７の全体に円形断面の段付きボア２０５内に摺動自在に配置されている。調整器ハウジング２０７は、ポンプハウジング（図示せず）のボア内に配置されている。

全体に参照番号２０９を付した高圧端のところで、ボア２０５は燃料制御ライン連結部２０８によって濾過済み燃料制御ライン１２１に連結されている。濾過済み燃料制御ライン２０８は、ディーゼル燃料を入口圧力で供給する。即ち図１に示す高圧燃料ポンプ１１５の入口１１４に供給される圧力で燃料を供給する。燃料は、例えば図１に参照番号１０５で示すポンプ等の移送ポンプを通過した後、図１に参照番号１１１で示す細メッシュフィルタを通過する。濾過済み燃料供給ライン２０８を通過した燃料を、以下、濾過済み燃料と呼ぶ。

全体に参照番号２１１を付した低圧端のところで、ボア２０５は、燃料タンク１０３と移送ポンプ１０５との間の低圧吸入ライン１０４に連結する。
ボア２０５は、高圧端２０９と低圧端２１１との間で、流出ライン連結部２１３を介して未濾過燃料流出ライン１１９に連結されている。未濾過燃料流出ライン２１３は、ディーゼル燃料を移送ポンプ１０５から移送圧力で流出する。しかしながら、この燃料は粗メッシュフィルタ１０７しか通過していない。燃料流出ライン連結部２１３を通過した燃料を、以下、未濾過燃料と呼ぶ。

バルブピン２０３には、同軸の盲ボア２１５が設けられている。盲ボア２１５は、バルブピン２０３の長さの大部分に沿って、低圧端２１１から高圧端２０９に向かって延びている。高圧端２０９と隣接したバルブピン２０３のボア２１５の端部に向かって、バルブピン２０３には、直径を横切って延びる横方向ドリル穴２１７が設けられている。横方向ドリル穴２１７は、バルブピン２０３の周囲に亘って設けられた環状溝２１９に連結する。

バルブピン２０３には、環状凹所２１９と高圧端２０９との間に、全体に参照番号２０４を付したガイド区分が設けられている。ガイド区分の直径は、段付きボア２０５の直径とぴったりと適合し、そのため、これらの二つの構成要素間には小さな隙間２０６しかない。バルブピン２０３と段付きボア２０５との間の小さな隙間２０６により、バルブピン２０３が段付きボア２０５を通って摺動するとき、バルブピン２０３を正確に案内でき、更に、燃料がバルブピン２０３の高圧側と環状凹所２１９との間を通って漏出できる環状流れ面積が減少する。バルブピン２０３の高圧端２０９には、濾過済み燃料供給ライン２０８からの加圧燃料が作用を及ぼすことができるスラスト面２１２が設けられている。

バルブピン２０３には、その低圧端２１１に向かって、全体に参照番号２５１を付したバルブ面領域が設けられている。バルブ面領域２５１は、高圧端２０９から低圧端２１１に向かって、隣接した、截頭円錐形領域２５３、円筒形の長い重なり区分２５５、及び平らな環状バルブ面２２１を含む。環状バルブ面２２１は、段付きボア２０５に設けられた平らな弁座２２３と相補的である。

燃料圧力調整器２０１が調整位置にあるとき、即ちバルブピン２０３のバルブ面２２１が弁座２２３から離間されている場合、重なり区分２５５全体がボア２０５の外側に配置され、バルブピン２０３とボア２０５との間の開放を調整する。截頭円錐形領域２５３の形状のため、バルブ面２２１と弁座２２３との間の距離が大きくなるに従って、開口部の流れ面積が増大する。

燃料圧力調整器２０１が非調整位置にあるとき、即ちバルブ面２２１及び弁座２２３が流体密に係合している場合には、重なり領域２５５の少なくとも一部がボア２０５と隣接して配置され、バルブピン２０３とボア２０５との間に、代表的には１０μｍの始動隙間２５９がある。

バルブピン２０３の低圧端には、バルブピン２０３を非調整位置に押圧する圧縮コイルばね２２７が着座するばね座２２５が設けられている。
バルブピン２０３の環状凹所２１９と弁座２２１との間には、全体に参照番号２２８を付した中間区分が設けられている。この中間区分には、円形断面の上領域２２９が設けられている。

中間区分２２８は、ボア２０５の広幅区分２５７と隣接して配置されている。広幅区分２５７及び中間区分２２８は、燃料圧力調整器２０１が調整位置にある場合、上領域２２９全体が、広幅区分２５７に対し、上領域２２９とボア２０５の壁との間に比較的大きな、代表的には１００μｍの調整隙間２３０があるように配置されるように構成されている。

燃料圧力調整器２０１が非調整位置にある場合には、上領域２２９の一部だけが広幅区分２５７と隣接して配置され、比較的小さな、代表的には１０μｍの始動隙間即ちプライム隙間２６１が上領域２２９の一部とボア２０５との間に形成される。

バルブピン２０３及びボア２０５は、バルブピン２０３が、バルブピン２０３とボア２０５との間に始動隙間２６１がある位置にある場合にはいつでも、長い重なり領域２５５とボア２０５との間に始動隙間即ちプライム隙間２５９しかないように形成されている。バルブピン２０３が、上領域２２９全体とボア２０５との間に調整隙間２３０がある位置にくるときにだけ、截頭円錐形領域２５３とバルブボア２０５との間が開放する。

上領域２２９と截頭円錐形領域２５３との間には、バルブピン２０３のネック領域２３１が形成されている。ネック領域２３１の直径は、バルブピン２０３の残りの部分よりもかなり小さい。

ネック領域２３１と上領域２２９との間の移行領域には、截頭円錐形表面２３３が形成されている。
燃料圧力調整器２０１が調整位置にある場合には、燃料圧力調整器２０１を通る三つの燃料流路が形成される。

第１燃料流路は、濾過済み制御燃料ライン連結部２０８から、図１に参照番号１０４で示す燃料吸入ラインまで、隙間２０６、横方向ドリル穴２１７、及びボア２１５を介して延びる。

第２燃料流路は、未濾過燃料流出ライン連結部２１３から燃料吸入ライン１０４まで、隙間２３０、ドリル穴２１７、及びボア２１５を介して延びる。
第３燃料流路は、未濾過燃料流出ライン連結部２１３から、ボア２０５と截頭円錐形領域２５３との間の開口部を介して延びる。

燃料圧力調整器２０１が非調整位置にある場合には、五つの可能な流路が形成される。第１及び第２の流路は、上文中に説明した流路である。即ちバルブピンが最上着座位置にある場合に形成される流路である。上文中に説明した第３燃料流路は閉鎖している。第４流路は、未濾過燃料流出ライン連結部２１３から燃料吸入ライン１０４まで、始動隙間２６１、ドリル穴２１７、及びボア２１５を介して延びる。

非調整位置では、バルブ面２２１及び弁座２２３が離間するようにバルブピン２０３が移動するとき、第５燃料流路が開放する。第５燃料流路は、未濾過燃料流出ライン連結部２１３から、始動隙間２５９を介して、バルブ面２２１と弁座２２３との間のバルブ開口部まで延びる。

作動では、高圧ポンプ１１５の入口１１４のところでの圧力が所定の最大値を越えて上昇した場合、高圧ポンプ１１５への入口１１４のところでの圧力を所定の最大値よりも低い値に戻すことができるように、移送ポンプ１０５によって圧送される燃料の大部分を移送ポンプ１０５の出口から移送ポンプ１０５の入口に戻す必要がある。これは、燃料圧力調整器２０１を更に大きく開放することによって行われる。

燃料圧力調整器２０１は、バルブピン２０３を下方に移動し、バルブ面２２１が弁座２２３から離間することによって開放される。バルブピン２０３の下方への移動は、制御燃料ライン１２１から濾過済み制御燃料ライン連結部２０８を通って調整器に進入する加圧燃料を、バルブピン２０３のスラスト面２１２に加えることによって行われる。これにより発生した下方に作用する力は、ばね座２２５に作用するばね２２７による上方に作用するばね力に打ち勝つ。

濾過済み制御燃料ライン１２１は、高圧ポンプ１１５への入口１１４に連結されており、従って燃料圧力調整器２０１を所望の通りに開放できるようにするため、スラスト面２１２の面積とばね２２７が提供するばね力との間の関係をこれに従って選択する。燃料圧力調整器２０１が開放したとき、燃料は、第２燃料流路又は第３燃料流路のいずれかに沿って、未濾過燃料流出ライン２１３から吸入ラインに流出できる。

燃料流出ライン２１３を通って燃料圧力調整器２０１に進入し、燃料圧力調整器２０１から第２燃料流路に沿って流出する未濾過燃料は、横方向ドリル穴２１７及びボア２１５を通って引き出される。これは、燃料圧力が、隙間２０６内の燃料の圧力よりも低いためである。

高圧ポンプ１１５への入口１１４のところでの燃料圧力が十分に低下した場合には、バルブピン２０３に作用する正味力は上方であり、バルブピン２０３は上方に移動し、これによってバルブ面２２１は弁座２２３に向かって移動し、これによって燃料圧力調整器２０１を通る可能性のある流れを減少する。

燃料圧力調整器２０１が非調整位置にある場合には、第３燃料流路は閉鎖するが第２燃料流路は開放したままであり、従って燃料流出ライン２１３から調整器に進入する燃料は、ドリル穴２１７及びボア２１５を介して出ることができるため、小さな隙間２０６に入らない。

このようにして、燃料圧力調整器２０１は、未濾過燃料中のデブリによる損傷から保護され、濾過済み燃料と未濾過燃料との交差汚染を阻止する。
低圧燃料システムが、例えば空の状態で作動していたため、低圧燃料システムのプライムを行う必要がある場合には、燃料を移送ポンプ１０５で燃料圧力調整器２０１に圧送する。始動隙間即ちプライム隙間２６１が小さいため、少量の燃料しかこの隙間２６１を通過できず、従って、この隙間を通って燃料圧力調整器２０１を出て燃料戻しライン１２０に入る燃料は少量である。残りの燃料は燃料供給ライン１１０に流入して高圧ポンプ１１５に行き、燃料供給ライン１１０内の空気を押し出す。燃料圧力調整器２０１に作用する燃料制御ライン１２１内の圧力が上昇し、バルブピン２０３が下方に移動し、バルブ面２２１を持ち上げて弁座２２３から離す。バルブピン２０３の所定の変位の後、調整隙間２３０が開放し、大量の燃料を燃料戻しライン１２０に通すことができる。この時点で、重なり領域２５５は未だボア２０５内にあり、そのため始動隙間即ちプライム隙間２５９は 未だに保持されている。

バルブ面２２１が弁座２２３から遠ざかる方向に更に移動すると、截頭円錐形領域２５３とボア２０５との間に開口部が形成される。この時点で、燃料圧力調整器２０１は調整位置に移動している。

１ ３ポート燃料圧力調整器
１０１ 燃料圧力調整システム
１０３ 燃料タンク
１０４ 吸入ライン
１０５ 燃料移送ポンプ
１０７ 粗メッシュフィルタ
１０９ 入口
１１０ 燃料供給ライン
１１１ 細メッシュフィルタ
１１２ 出口
１１３ 入口計量バルブ
１１４ 入口
１１５ 高圧燃料ポンプ
１１６ 第１ポート
１１８ 第２ポート
１１９ 燃料流出ライン
１２０ 燃料戻しライン
１２１ 制御燃料ライン
１２２ 第３ポート

Claims (11)

1. 燃料圧力調整器（１、２０１）であって、
   バルブ部材（３、２０３）が内部に配置されたボア（５、２０５）を含み、前記バルブ部材（３、２０３）は、前記ボア（５、２０５）の第１端（１１、２１１）が閉鎖した、前記燃料圧力調整器（１、２０１）の非調整位置から、前記ボア（５、２０５）の第１端（１１、２１１）が開放した前記燃料圧力調整器（１、２０１）の調整位置まで移動でき、
   前記ボア（５、２０５）の第２端（９、２０９）に位置決めされた制御燃料ライン連結部（８、２０８）を含み、使用時に前記制御燃料ライン連結部（８、２０８）を通って前記ボア（５、２０５）に流入する燃料が、前記バルブ部材（３、２０３）に設けられたスラスト面（１２、２１２）に作用し、前記燃料圧力調整器（１、２０１）を開放する方向で前記バルブ部材（３、２０３）に作用する力を発生し、
   前記バルブ部材（３、２０３）と前記ボア（５、２０５）の前記第２端（９、２０９）との間の上隙間（６、２０６）と、
   前記ボア（５、２０５）に位置決めされた燃料流出ライン連結部（１３、２１３）とを含み、使用時に前記燃料流出ライン連結部（１３、２１３）を通って前記ボア（５、２０５）に進入する燃料は、前記ボア（５、２０５）の前記第１端（１１、２１１）と前記第２端（９、２０９）との間に領域に進入する、燃料圧力調整器（１、２０１）において、
   前記ボア（５、２０５）内に、前記第１端（１１、２１１）と前記第２端（９、２０９）との間に設けられた下隙間（３０、２３０）と、前記下隙間（３０、２３０）と前記ボア（５、２０５）の前記第２端（９、２０９）との間の位置に連結された流出通路と、燃料戻しライン連結部（１４、２１４）とを含み、通常作動使用時に、前記燃料圧力調整器（１、２０１）が非調整位置にあるとき、前記燃料流出ライン連結部（１３、２１３）から前記燃料戻しライン連結部（１４、２１４）までの燃料流路を開放状態に保持し、
   通常の作動使用時に、前記下隙間（３０、２３０）の断面積は、前記燃料流出ライン連結部（１３、２１３）を通って前記燃料圧力調整器（１、２０１）に進入する燃料中の汚染物が自由に通過できるのに十分に大きい、ことを特徴とする燃料圧力調整器。
2. 請求項１に記載の燃料圧力調整器において、
   前記流出通路は、前記バルブ部材（３、２０３）を通って延びている、燃料圧力調整器。
3. 請求項１又は２に記載の燃料圧力調整器において、
   前記下隙間（３０、２３０）と前記上隙間（６、２０６）との間に拡大容積部（１９、２１９）が形成され、前記流出通路は前記拡大容積部（１９、２１９）に流体的に連結されている、燃料圧力調整器。
4. 請求項３に記載の燃料圧力調整器において、
   前記拡大容積部（１９、２１９）は、前記バルブ部材（３、２０３）の周囲に沿って延びている、燃料圧力調整器。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の燃料圧力調整器において、
   通常の作動使用時に、前記上隙間（６、２０６）の断面積は、前記燃料流出ライン連結部（１３、２１３）を通って前記燃料圧力調整器（１、２０１）に進入する燃料中の汚染物の自由な通過を妨げるのに十分に小さい、燃料圧力調整器。
6. 請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の燃料圧力調整器において、
   前記下隙間（３０、２３０）は、前記バルブ部材（３、２０３）と前記ボア（５、２０５）との間に配置される、燃料圧力調整器。
7. 請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載の燃料圧力調整器において、更に、
   前記燃料圧力調整器（２０１）が非調整位置にある場合、下始動隙間（２５９）及び上始動隙間（２６１）が、前記ボア（２０５）内に前記第１端（２１１）と前記第２端（２０９）との間に配置され、前記始動隙間（２５９、２６１）は、流れ断面積が前記下隙間（２３０）よりも小さい、燃料圧力調整器。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の燃料圧力調整器において、
   前記ボア（２０５）には、断面積を増大した広幅領域（２５７）が、前記第１端（２１１）と前記第２端（２０９）との間に設けられ、前記バルブ部材（２０３）は、上領域（２２９）及び重なり領域（２５５）を含み、使用時に、前記上領域（２２９）は、前記燃料流出ライン連結部（２１３）と前記第２端（２０９）との間に配置され、前記重なり領域（２５５）は、前記燃料流出ライン連結部（２１３）と前記第１端（２１１）との間に配置され、前記燃料圧力調整器（２０１）が非調整位置にある場合、前記上領域（２２９）の一部と前記ボア（２０５）との間に始動隙間（２６１）しかなく、前記燃料圧力調整器（２０１）が開放位置にある場合、前記上領域（２２９）全体が前記広幅領域（２５７）と隣接して配置され、前記バルブ部材（２０３）と前記広幅領域（２５７）との間に下隙間（２３０）が形成される、燃料圧力調整器。
9. 請求項８に記載の燃料圧力調整器において、
   使用時に、前記バルブ部材（２０３）が前記非調整位置から前記調整位置に向かって移動するとき、前記燃料圧力調整器（２０１）が開放し、前記バルブ部材（２０３）の移動の第１段階後、前記バルブ部材（２０３）と前記広幅領域（２５７）との間に前記上隙間（２３０）が形成され、前記バルブ部材（２０３）と前記ボア（２０５）との間に下始動隙間（２５９）が形成され、前記バルブ部材（２０３）の移動の第２段階後、前記バルブ部材（２０３）と前記広幅領域（２５７）との間に前記上隙間（２３０）が形成され、前記バルブ部材（２０３）と前記ボア（２０５）との間に下隙間（２４０）が形成される、燃料圧力調整器。
10. 燃料供給部（１０３）を移送ポンプ（１０５）の入口（１０９）に流体的に連結する燃料供給ライン（１０４）と、前記移送ポンプ（１０５）の出口（１１２）を高圧燃料ポンプ（１１５）の入口（１１３）に流体的に連結する移送圧力燃料ライン（１１０）と、前記移送圧力燃料ライン（１１０）に位置決めされた燃料フィルタ（１１１）と、請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の燃料圧力調整器（１）を前記移送圧力燃料ライン（１１０）に流体的に連結する燃料流出ライン（１１９）と、前記燃料圧力調整器（１）を前記燃料供給ライン（１０４）に流体的に連結する燃料戻しライン（１２０）と、前記燃料圧力調整器（１）を前記移送圧力燃料ライン（１１０）に流体的に連結する制御燃料ライン（１２１）とを含む燃料圧力調整システム（１０１）において、
    前記燃料流出ライン（１１９）は、前記移送ポンプ（１０５）の前記出口（１１２）と前記燃料フィルタ（１１１）との間の位置で前記移送圧力燃料ライン（１１０）に流体的に連結されている、ことを特徴とする燃料圧力調整システム。
11. 請求項１０に記載の燃料圧力調整システムにおいて、
    前記制御燃料ライン（１２１）は、前記燃料フィルタ（１１１）と前記高圧燃料ポンプ（１１５）の前記入口（１１３）との間の位置で前記移送圧力燃料ライン（１１０）に流体的に連結されている、燃料圧力調整システム。

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